论文总字数：25439字

摘 要

沥青混凝土作为一种优质的道路工程材料，虽然应用历史不长，却因其良好的耐磨性能、适中的舒适度及强度特性以及容易养护和低噪声等优势，在我国逐渐成为高等级路面的使用材料。沥青路面在实际使用过程中会产生各种各样的病害，其中最为严重的莫过于沥青路面的开裂，这也成为世界道路领域重点研究的问题。

在当前针对沥青路面的大多数开裂研究中，试验方法都是道路工程研究人员最常用的研究方法。然而，由于沥青混凝土材料这种材料非常具有特殊性，如果仅仅借助规模试验记性沥青混凝土断裂分析研究，不仅费时费力，也难以针对沥青混凝土材料取得准确的结果，而且很难预测路面的整体开裂行为。因此，在研究过程中我们还应当引入数值方法，通过建立沥青混凝土的细观断裂模型，借助模拟试验的方式来研究沥青混凝土的断裂行为。本文从细观层面出发，结合内聚力模型研究了沥青混凝土试件裂缝产生和扩展的内在机理形成和扩展的问题，这对未来的沥青混凝土设计具有相当程度的指导意义。

本文基于内聚力理论选取了双线性内聚力模型，研究了内聚力模型的试验参数；运用ABAQUS软件对小梁断裂过程进行了仿真模拟，通过比较试验和数值模拟结果的差别，论证了数值模拟结果的准确性，并对仿真试验中的小梁断裂过程和影响小梁断裂的因素进行了分析。

关键词：沥青混凝土 断裂模型 裂缝 仿真实验

Abstract

Asphalt concrete as a high-quality road engineering materials, although the application history is not long, but because of its good wear resistance, moderate comfort and strength characteristics and easy maintenance and low noise and other advantages in China gradually become high-grade road Use material. Asphalt pavement in the actual use of the process will produce a variety of diseases, one of the most serious than the asphalt pavement cracking, which has become the world's key areas of the field of research.

In most of the current cracking studies on asphalt pavements, the test methods are the most commonly used research methods for road engineering researchers. However, due to the special properties of asphalt concrete materials, it is not only time-consuming and difficult to obtain accurate results for asphalt concrete materials, but it is difficult to predict the overall cracking behavior of pavement if the fracturing analysis of asphalt concrete is only studied by scale test The Therefore, we should also introduce the numerical method in the research process, through the establishment of asphalt concrete mesoscale fracture model, with the simulation test method to study the asphalt concrete fracture behavior. In this paper, the internal mechanism of asphalt concrete specimen is studied and developed, which is of great significance to the formation and expansion of the asphalt concrete in the asphalt concrete specimen.

In this paper, the bilinear cohesion model is selected based on the cohesion theory. The experimental parameters of the cohesion model are studied. The ABAQUS software is used to simulate the fault process. The comparison between the experimental results and the numerical simulation results shows that the numerical simulation results are accurate And the factors affecting the fault of the trabeculae in the simulation experiment were analyzed.

Key Words：asphalt pavement，fracture model，cracking，numerical simulation

目 录

摘要 i

Abstract ii

第一章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2研究现状 1

1.2.1沥青混凝土开裂行为研究现状 1

1.2.2沥青混凝土细观力学研究现状 2

1.2.3沥青混凝土内聚力模型应用现状 3

1.2.4目前研究中存在的问题 3

1.3本文主要研究内容 4

第二章 沥青混凝土细观断裂模型研究 5

2.1生成二维数字试件 5

2.2内聚力相关概念 6

2.2.1内聚力模型 6

2.2.2本构模型 7

2.2.3内聚力单元的嵌入 8

2.2.4损伤起始准则 8

2.3细观断裂模型 8

2.4本章小结 9

第三章 二维沥青混凝土细观断裂模型验证与分析 10

3.1沥青混凝土内聚力模型的参数试验研究 10

3.2数字图像的获取及处理 11

3.2.1获取沥青混凝土小梁数字图像 11

3.2.2处理沥青混凝土小梁数字图像 11

3.3建立二维沥青混凝土细观模型 12

3.4二维细观断裂模型的验证与分析 13

3.4.1二维细观模型的对比验证 13

3.4.2二维细观断裂模型断裂过程 14

3.5本章小结 15

第四章 二维沥青混凝土试件抗裂性能参数敏感性分析 16

4.1粗集料对沥青混凝土断裂性能的影响 17

4.1.1粗集料级配对断裂性能的影响 17

4.1.2粗集料含量对断裂性能的影响 19

4.1.3粗集料最大粒径对断裂性能的影响 20

4.2空隙特性对沥青混凝土断裂性能的影响 22

4.2.1空隙率对沥青混凝土断裂性能的影响 22

4.2.2空隙大小对沥青混凝土断裂性能的影响 23

4.3本章小结 24

第五章 结论 25

5.1主要研究成果 25

5.2展望与不足 25

致 谢 26

参考文献 27

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

改革开放以来，我国的道路建设事业随着经济的快速发展也在蓬勃的发展，如今全国公路总里程已经超过450万公里。随着道路里程数的不断增加，如何提高和维护其性能成为一个越来越重要的课题。沥青混凝土作为一种优质的道路工程材料，虽然应用历史不长，却因其良好的耐磨性能、适中的舒适度及强度特性以及容易养护和低噪声等优势，在我国逐渐成为高等级路面的使用材料。沥青路面在实际使用过程中会产生各种各样的病害，其中最为严重的莫过于沥青路面的开裂，这也成为世界道路领域重点研究的问题。

目前，大多数针对沥青路面的开裂研究都是利用力学试验方法控制沥青混合料抗拉强度来进行的。由于沥青混凝土材料的组成十分复杂，如果单纯借助大规模试验进行分析研究的话，不仅非常耗时耗力，而且针对沥青混凝土材料无法获得确定的结果，也无法预测路面的整体开裂行为。

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